Biomassa reststroom of speciale teelten: randvoorwaarden voor een solide business case

Biomassa reststroom of speciale teelten: randvoorwaarden voor een solide business case Jan E.G. van Dam 10 10 2013

Valorisatie reststromen Greenport Betuwse Bloem

 Opdracht van Provincie Gelderland  Biomassa reststromen: A. Glastuinbouw B. Champignonteelt C. Fruitteelt D. Fruitverwerking E. Laanboomteelt

Potenties reststromen voor Biobased economie

 Potentiële waarde van componenten: ● farma / chemicaliën / voedselingrediënten /

performance materialen / veevoer / fermentatiegrondstof / (transport)brandstoffen

 Ideeën geselecteerd op basis van realisatie termijn:

kort (1-4 jaar) / middellang (5-10 jaar) / lang (>10 jaar)

 Afzetperspectieven in en rond de regio  Biomassa waardetabel

Samenstelling biomassa

Valorisatie piramide

Cellulose Matrix

A. Glastuinbouw: teelten in Gelderland

 Vrucht en groenten teelt ● Paprika ● Tomaat

 Sierteelt / snijbloemen ● Chrysanten ● Fresia’s

A. Glastuinbouw reststromen: paprika stengel en blad

 celwand • cellulose / pectines

• hemicellulose / lignine

 rubisco (ruw eiwit / chlorophyl)  secondaire metabolieten (alkaloide / flavonoïde ) ● Capsacinoiden, Capsinoiden ● Quercitine, luteoline, chrysoeriol ● Caroteen

A. Phyllis data bestand (WUR/ECN)

Extractives EtOH/toluene 95% EtOH Hot water Cellulose Hemicellulose Pectin Lignin

(www.ecn.nl/phyllis/)

Tomaat stengel (%)

Paprika stengel (%)

10.9 4.3 11.4 31.2 11.7 8.4 12.9

9.5 2.4 12.3 31.1 13.4 9.0 14.5

A. Glastuinbouw reststromen sierteelt Chrysanthemum

 celwand • cellulose / pectines /hemicellulose

 wortels • fructaan (inuline)

 rubisco (ruw eiwit / chlorophyl)  secondaire metabolieten (terpenen/ flavonoïde ) ● Camphor e.a. (bacteriostatisch) ● Quercitine, Myrceen, caryophyllaan (anti-oxidant) ● Kleurstoffen, insecticide

A. Verwerking biomassa glastuinbouw Twee fracties: 1. Blad en zacht stengelweefsel

● extractie eiwit (rubisco) ● secundaire metabolieten ● alkaloïden (tot max ca 1,3% ds) fungicide ● flavonoïden / stilbenoïden / terpenen 2. Houtige metaxyleem (lignocellulose) Ontwikkeling scheidingstechnologie belangrijk

● 5-10 jaar

Toepassing van houtige vezels

 pulp / cellulose ● Papier / karton / vezelplaten

 Composieten ● Thermoplastisch (Bio)polymeer composiet ● Kunststofhars / bioresin ● Cement/ gips vezel composiet

 2e generatie bioraffinage ● bioethanol ● ‘groene’ chemie (PLA, bio-ethyleen)

Tomatenbakje moulded fibre

(40% tomatenblad)

B. Champignonteelt

element ds organisch C CaO N P2O5 K2O Na2O MgO Cl Rest (Silica?)

kg/ton 330 200-215 45 6-7 4 8-9 0.9 2,5 2,3 64

 Champignons op paardenmest geteeld, met stro en

kippenmest is gecomposteerd en met gips / schuimaarde of veen vermengd

 Momenteel als bodemverbeteraar ingezet, met name

voor zure gronden (beperkt in NL door meststoffenquota en bladbemestingstechniek)

 Afzet kost nu 13 €/t (naar Duitsland)  Scheiding van organisch en anorganisch deel belangrijk

B. Scheidingsmethoden (1)

 Fysische methoden: ● deeltjes grootte ● dichtheid ● aggregatie

 Chemische methoden: ● oplosbaarheid water ● zuur ● base ● oplosmiddelen en zoutoplossingen

B. Scheidingsmethoden (2)

 Organisch materiaal fractie

● licht <1.6 – 2 g / cm3 (humus) ● zwaar >2 g/cm3 (mineraalgebonden C)

 Flotatiescheiding / decanteren / uitpersen / centrifugeren  Drogen / zeven / wind ziften  Extractie: humus zuur ● bodemverbeteraar / health product

 Mineraal materiaal fractie

● zure hydrolyse HCl (0.5N) ● basische hydrolyse (NaOH 0.1N)

B. Organische fractie (60% ds)

 >50% bestempeld als lignine of humine, tannine (polyfenolen)

 kleine hoeveelheden kortketen vetzuren  Mycelium van champignons bevat: eiwit (11%), chitine (33%), b-glucaan (40%); trehalose / mannitol

 Ontwikkeling scheidingstechnologie mycelium / humine ● 5-10 jaar

B. Humine zuren: fulvine- en humine zuur

 Vitens waterzuivering: (Black gold!) 

Humine health producten (100 € /l)



Extractieschema humine zuren

B. Minerale fractie (35-40% ds)

 Grove scheiding van organische fractie (reeds ontwikkeld)  Opties voor winning fosfaat (onderzoek Wageningen UR) ● mogelijk winning van fosfaat (4 kg P2O5 /ton) ● 5-10 jaar

 kalk CaCO3 en gips CaSO4 (ca 15%) ● Gips / kalk recycleren: dehydratatie (calcineren, bv. draaitrommeloven)

● 1-4 jaar

 Bouwblokken / stuck mortel

C. Fruitteelt biomassareststoffen

 Snoeiafval (takken)  Gerooide bomen  Dunningshout

primaire reststoffen

 Houtige biomassa met schorsmateriaal ● chippen / zeven ● vergassing ● composteren

 Verbranding op locatie wordt nu nog gedoogd  Veranderende regelgeving

D. Resten van fruitverwerking (1)

 Afvalfruit ● overrijp ● onrijp

 Verwerkingsresten ● schillen ● stelen / vezels ● pitten / zaden ● vloeibaar afval

D. Resten van Fruitverwerking (2)



Momenteel: 75% naar veevoer

● zaden: eiwit/ olie / polysaccharide ● vruchten: suiker / organische zuren ● schillen / doppen: lignocellulose / fenolen

 Mogelijk winning van: ● pectine (geleermiddel) ● suikers voor fermenatie ● kleur- / geur- / smaakstoffen

5-10 jaar

E. Laanbomen

 Laanbomen ● groen blad & scheuten: eiwit / pectine ● houtige biomassa: lignocellulose vezels ● schors/ bast: soort specifieke inhoudsstoffen tannine; sec metabolieten

● wortelstomp (lignocellulose / bast / zand)

 Sierbomen, heesters en struiken >1.500 soorten ● zaden: eiwit/ olie / polysaccharide ● bloemen: kleur en geurstoffen ● vruchten: suiker / organische zuren

C./E. Vers hout (fruitbomen / laanbomen)

 Verbranding (op locatie of in energiecentrale) 0 jaar  Papier grondstof (heterogeen, schors vrij!)

1-4 jaar

 Bouwmaterialen(heterogeen, schors vrij!) ● spaanplaat / vezelplaat ● vezelcement / composiet

1-4 jaar 5-10 jaar

 Themische omzetting

● pyrolyse (BTG): bio-olie ● torrefactie (ECN): bio-char

1-4 jaar 5-10 jaar

 Bioraffinage

● 2e generatie biobrandstoffen ● Syngas

5-10 jaar >10 jaar

Conclusies

 Grote diversiteit aan producten

 Per groep diverse mogelijkheden voor bioraffinage, scheiding & toegevoegde waarde

 Kansen voor afzet overproductie of ook speciale teelt?  Consortium vorming met thema’s: ● champost (P, Ca, humine zuur, mycelium) ● vezels (bakjes, bouwmaterialen, plaatmaterialen) ● Inhoudsstoffen / metabolieten (biocide, fungicide, geur- en smaakstoffen)

● rubisco (veevoer, coatings, schuimmiddelen)

solide business case ?

 Schaalgrootte (logistiek, opslag en volumes)

 Investeringen en business cases  Marktvraag, kansen en werkgelegenheid  Onderzoek en technologie ontwikkeling  Kosten...?

Dank voor uw aandacht!